di Abbiamo avuto l’opportunità di incontrare Dennis White, direttore del Plasma Science and Fusion Center del MIT, in occasione del suo Seminario al Politecnico di Milano dal titolo “Fusion energy: what next?”
Il Dr. Whyte ha trascorso gli ultimi 35 anni alla ricerca della produzione di energia da fusione, è docente presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha pubblicato oltre 350 articoli, è anche professore di ingegneria di Hitachi America, membro dell’American Physical Society, ed è co-fondatore di Commonwealth Fusion Systems, un’azienda la cui missione è quella di fornire energia da fusione al mondo.
In un’aula gremita di giovani studenti e moltissimi collegati online ha condotto una veloce e chiara carrellata dalle basi della fusione nucleare fino alle nuove sfide. Con una voce potente e coinvolgente è riuscito a catturare la platea fin dalla prima immagine, che mostrava un affresco del sole nelle sale del Castello Sforzesco. Eravamo emozionati all’idea incontrare questo “cervellone”, ma lui ha stemperato ogni nostra soggezione accogliendoci con un ampio sorriso e una vigorosa stretta di mano.
INCONTRO
Cominciamo dall’inizio, come ha scoperto la sua passione per la ricerca in questo settore?
È iniziata molto tempo fa, ho sempre saputo che volevo fare qualcosa che avesse a che fare con la scienza, perché amo la scoperta scientifica, è una sensazione incredibile vedere per la prima volta qualcosa che nessun altro ha ancora visto. È come se creasse dipendenza. Ma ho sempre saputo anche che non volevo essere solo un puro scienziato, lavorare solo per la scoperta fine a sé stessa. Ho sempre voluto mantenere un aspetto pratico in quello che stavo facendo. Quando ero uno studente di ingegneria fisica in Canada e ci siamo imbattuti nella fusione del plasma per me è stata una combinazione meravigliosa. Wow! (gli occhi azzurri gli brillano mentre rievoca i tempi dei suoi studi ndr) ho capito che poteva essere una delle carriere più affascinanti perché puoi dedicarti a molte discipline diverse. Infatti ho lavorato nella fisica del plasma, fisica atomica, scienze dei materiali, anche la scienza dei magneti, sono stato in grado di intraprendere cinque o sei diverse carriere davvero importanti in diverse aree. E per me questo è fantastico perché amo le idee che filtrano attraverso aree diverse e spero che questo si rifletta anche nel mio insegnamento agli studenti e in quello che stiamo facendo al MIT in generale. Alla fine se la fusione avrà successo non sarà perché c’è un’unica brillante idea di fisica, ma perché c’è stato un lavoro integrato di squadra che ha messo insieme un pratico sistema energetico.
C’è stato un incontro decisivo nella sua carriera?
Oh, stai parlando del professor Skaarsgard?
Ricordo sempre quell’incontro perché non ero sicuro di cosa avrei fatto. Avevo da poco accettato un lavoro nell’industria petrolifera e ne ero entusiasta. Poi però ho seguito un corso sul plasma e dopo una lezione molto interessante del professore sono andato a trovarlo e lui mi ha proposto di lavorare a un nuovo esperimento di fusione che stavano tentando a Montreal, e io venivo dalla parte occidentale del Canada, mia madre era canadese e in quell’incontro di 5 minuti mi è cambiata la vita. Da allora la mia regola è: mai rifiutare un incontro con gli studenti, mai. Cosa che a volte è difficile per i tanti impegni di lavoro, ma voglio sempre assicurarmi di interagire bene con loro. Fare il professore è un’esperienza davvero privilegiata ed è un’enorme responsabilità, per loro sei una guida.
E può spiegarci in maniera semplice cos’è la fusione nucleare, proprio come ha fatto stamattina con gli studenti?
(Ride) Non chiedermi di rifare la lezione di questa mattina!!
La fusione è una fonte di energia fondamentale dell’universo perché è ciò che alimenta il sole e anche tutte le stelle, quello che fa è prendere l’elemento più abbondante che abbiamo, che è l’idrogeno nelle sue diverse forme isotopiche (deuterio e trizio), e fonderli insieme per trasformarli in elio. E quando ciò accade, rilascia quantità sbalorditive di energia. Ciò significa che se lo usi come fonte di energia, si ha molta più capacità di produrre energia dalla stessa quantità di carburante di qualsiasi reazione chimica, come bruciare carbone o bruciare gas o benzina o altro. È circa 10 milioni di volte di più. Ecco perché abbiamo portato avanti la ricerca sull’energia da fusione. Perché in teoria è una fonte di energia che può essere priva di emissioni di carbonio e intrinsecamente sicura, ma contemporaneamente è in grado di fornire effettivamente energia a tutti gli uomini.
Quindi quali sono i vantaggi di questa energia?
Innanzitutto è una vittoria per il clima. Il motivo per cui il cambiamento climatico è così difficile è perché qualcosa come l’85% dell’energia che consumiamo viene prodotta bruciando carbonio, attraverso un processo chimico in cui è molto difficile tenere sotto controllo i suoi effetti, le emissioni di CO2 e l’inquinamento.
La parte difficile è come puoi sostituire qualcosa che è relativamente facile da fare: estrai gli idrocarburi dal terreno e poi li bruci. La maggior parte delle persone non capisce quanto sia difficile decarbonizzare e combattere il cambiamento climatico. Pensa che sia semplice convertire il nostro sistema elettrico in eolico, solare o rinnovabili. Questo è solo il 20% del problema. Devi decarbonizzare i trasporti, i trasporti a lungo raggio, i viaggi aerei, la produzione di cemento, l’industria marittima, le nostre abitazioni, l’agricoltura…
I combustibili fossili hanno sostanzialmente alimentato tutto ciò per quasi tutta la rivoluzione industriale. Come li sostituiamo? Oh oh (allarga le braccia) Io lavoro su questo problema intensamente e ancora non capisco quanto sia difficile. E la fusione fornisce una risposta a tutto questo: non è una fonte di elettricità, è una fonte di energia fondamentale e nuova.
E fino ad ora quali sono i risultati scientifici raggiunti?
I risultati scientifici finora hanno avuto un successo spettacolare nella fusione, fin dalle origini della ricerca iniziata alla fine degli anni ’50.
Insieme con un altro collega del MIT, il professor Ron Parker, ci siamo resi conto che dovevamo creare un’intera nuova disciplina scientifica che riguardasse la scienza della fusione, il contenimento del plasma, la sua stabilità, tutte le sue proprietà perché non ne sapevamo quasi nulla.
Ci è voluto del tempo, ma l’abbiamo fatto, alla fine abbiamo scoperto queste diverse configurazioni che sono state in grado di creare ciò che sembra quasi fantascienza, vero?
Alla fine degli anni ’60 siamo stati capaci di produrre plasma a 10 milioni di gradi, verso la metà degli anni ’70 producevamo plasma a 100 milioni di gradi e stavamo iniziando a contenerli, a capirne i limiti.
È stato un progresso straordinario (e ancora sgrana gli occhi per lo stupore).
E ora abbiamo simulazioni al computer che sono in grado di farlo, di capire i processi molto complessi che avvengono in questo stato combustibile del plasma.
Abbiamo creato una vera energia da fusione.
C’è stato un recente record, appena stabilito nel Regno Unito, per la realizzazione di 59.000.000 joule di energia da fusione superando le temperature al centro del Sole! Wow, questo è un grande successo scientifico.
Ci parla del Progetto SPARC?
Sì, il progetto SPARC è già iniziato, lo stiamo già costruendo e speriamo di averlo operativo a metà del decennio, avrà un ruolo chiave e farà due cose: una è dimostrare la capacità del plasma di produrre più energia di fusione rispetto al calore necessario per mantenere caldo il plasma. Il nostro obiettivo è di riuscire a produrre molta più energia di fusione rispetto al calore richiesto, questo significa anche che il plasma diventa come una stella, autodeterminato, in modo che il proprio calore mantenga le sue proprietà e le proprietà producano la fusione e la fusione produca il calore. In termini scientifici lo chiamiamo un “sistema accoppiato”.
Ma c’è un’altra missione, che è quella di mostrare la tecnologia integrata su larga scala. Che tutti possano capire che l’energia da fusione è pronta a fare il passo successivo verso la commercializzazione, questo significa che può produrre quantità abbastanza grandi di energia in un dispositivo abbastanza compatto.
E quanto tempo ci vorrà?
L’idea è di iniziare le operazioni nel 2025/2026. SPARC è stata costruita dalla società privata che è stata scorporata dal MIT, la Commonwealth Fusion systems.
L’idea è che lo accendiamo e iniziamo a farlo funzionare. In questo momento stiamo lavorando sui dettagli del piano di ricerca molto rapidamente. Stiamo costruendo grazie all’esperienza che è venuta da indagini scientifiche, dal Jet Tokamak nel Regno Unito, che ha appena stabilito il record che ho menzionato prima, e dall’esperimento condotto al MIT. Stiamo copiando alcune parti, ma aggiungendo questo nuovo ingrediente che è la possibilità di ottenere energia netta dal plasma. E naturalmente l’altro nuovo ingrediente sono questi nuovi magneti superconduttori, che sono quelli che in realtà permettono a SPARC di essere effettivamente costruito, ma sono anche il trampolino di lancio verso la fattibilità commerciale per la fusione.
Si possono confrontare ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) e SPARC?
ITER e SPARC sono molto complementari perché nascono entrambi in gran parte dalla stessa missione scientifica, ma ITER è significativamente più grande di SPARC, perché utilizza la precedente generazione di tecnologia magnetica, ma ha dato un contributo vitale per SPARC perché è stato il mondo che ha pianificato la scienza di ITER, che ci ha permesso molto rapidamente di progettare SPARC, quindi c’è stata una complementarietà interessante.
La mia visione di ITER è che è un meraviglioso esperimento scientifico.
È più difficile, non è stato costruito con l’idea di un’entità commerciale. È stato costruito dai governi, quindi la sua missione primaria è quella scientifica, ma fornirà comunque risposte importanti su ciò a cui stiamo pensando per i sistemi di energia da fusione.
L’Italia è coinvolta in questo progetto?
Sì, in particolare all’inizio era un’idea che avevamo della società che sarebbe uscita dal MIT, con l’idea che se il nostro obiettivo era una rapida commercializzazione, dovevamo farlo attraverso investimenti privati, ma dovevamo anche cercare di vedere se potevamo trovare i partner giusti nell’industria, perché fornire energia da fusione non è solo scienza, richiede un ecosistema energetico.
ENI c’è stata fin dall’inizio grazie anche a una relazione di ricerca di lunga data con il MIT, ma quando hanno visto la nostra idea, si sono resi conto che anche questo poteva far parte dei piani energetici a lungo termine. Sono stati uno dei nostri primi investitori in azienda e hanno anche sponsorizzato direttamente la ricerca al MIT cercando di rendere l’eventuale prodotto più economicamente attrattivo. Per me questo è un esempio lampante del fatto che le aziende energetiche devono guardare verso queste soluzioni energetiche prive di carbonio, perché la sfida è che l’85% della nostra energia passerà dalle forniture basate sul carbonio a fonti carbon-free. (Wow) è molto difficile così, ci vorrà un grande sforzo. Ci vorranno università come il MIT, per creare nuovi talenti e nuove idee, ci vorrà un nuovo tipo di industria in grado di costruire tecnologie di fusione, ma ci vorranno anche aziende come ENI perché avremo bisogno dell’infrastruttura che deriva dalla consegna di energia in grande scala.
Questa è una combinazione eccitante, e ora questo legame con l’Italia sta crescendo perché c’è un nuovo esperimento che si sta costruendo a Frascati con ENEA e abbiamo anche collaborazioni con altre università in giro per l’Italia. Sì, è fantastico!
E a proposito di studenti, che consiglio darebbe?
Mi piace chiudere il cerchio ripensando a quando ero uno studente e a come era allora la fusione, qualcosa che facevamo per curiosità. E probabilmente la parte più affascinante di ciò che sta accadendo ora è che vedo la differenza di atteggiamento degli studenti che deriva da due fattori. Una è l’urgenza del cambiamento climatico, questo non c’era quando ero studente io, la motivazione degli studenti a entrare in qualcosa che pensano possa fare la differenza è molto motivante.
E poi la seconda parte è, credo, che non è solo l’azienda che abbiamo lanciato, ma il fatto che ora ci sono oltre 20 società di fusione nel settore privato. Perché si rendono conto che ci dovranno essere prodotti commerciali. Quindi vorrei quasi essere di nuovo uno studente… sì, perché hanno ancora di più di quello che avevo io. Penso che la maggior parte dei giovani voglia davvero fare le cose che hanno un impatto positivo sulla società, questa è la mia speranza.
Purtroppo non posso prendere una pillola e tornare ad avere più 22 anni, ma davvero abbiamo l’obbligo di fornire queste opportunità agli studenti perché ci vorranno più giovani e grandi idee.
Come è emerso dal mio discorso di questa mattina in aula con gli studenti, il mio più grande orgoglio è che quel progetto è stato progettato da studenti e postdoc al MIT, perché portano non solo entusiasmo, ma un’urgenza che onestamente mancava nella vecchia generazione di scienziati della fusione. Il mio più grande successo è stato fidarmi dei giovani, assumere effettivamente un ruolo di leadership ed essere in grado di portarli avanti.
Video del Seminario completo “Fusion energy: what next?” :